地下水动力学中的基本概念
安建工 地下水动力学 第一章(xiu)
渗流场(flow field)由固体骨架和岩石空隙中的水两
部分组成。渗流只发生在岩石空隙中。
多孔介质概念与特性
我们把孔隙岩层称为多孔介质(porous media).
•多孔介质特性:
彼此连通的网络，几何形态及连通情况异
常复杂，难以用精确的方法来描述。
由固体骨架和孔隙组成，孔隙通道是不连
续的。
nd 32
2
J
K
nd 32
渗透系数的表达式
裂隙介质（概化为走向和缝宽相同的平行板）
k nB 12 K k
2
nB 12
2
v KJ
nB 12
2
J
K
nB 12
2
六、渗流分类
1. 按运动要素(v,p,H)是否随时间变化，分：稳定流与非稳定流 2. 按地下水质点运动状态的混杂程度，分：
微分形式：
五、渗透系数（hydraulic conductivity）
是重要的水文地质参数，它表征在一般正常条
件下对某种流体而言岩层的渗透能力
(permeability)
v=KJ；
当J=1时，K=v
K在数值上是当J=1时的渗透流速，量钢[L/T]；
常用单位cm/s；m/d。
渗透系数与哪些因素有关呢？
: 比重；：动力粘滞性系数；
K k
渗透率k：反映介质几何特性，量纲[L2]；
常用单位：cm2； 石油地质中用达西: 1 达西=9.8697*10-9cm2.
渗透系数的表达式
多孔介质（概化为等径的平行毛细管束）：
地下水动力学
达形式。
§6 地下水动力学的应用
（1）城市、工矿企业和农业供水：确定水文 地质参数，论证开采方案和预计开采量，预 报开采动态，正确评价地下水资源评价，科 学管理和保护地下水资源。
（2）矿山开采、建筑基坑和沼泽化、盐渍化 区的疏干：设计疏干量、疏干水平，预测疏 干范围、疏干过程，合理选择疏干设备。
2使学生系统掌握地下水运动的基本理论并能初步运用这些基本理论分析水文地质问题建立相应的数学模型和提出适当的计算方法或模拟方法对地下水进行定量评价
地下水动力学
§1 概 念
地下水动力学（groundwater dynamics） 研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石和岩溶岩石
中运动规律的科学。其研究对象主要是重力水。 它是模拟地下水流基本状态和地下水中溶质运
Henry Darcy (1803-1858)
Karl Terzaghi (1883-1963)
Oscar Edward Meinzer (1876-1948)
Charles Edward Jacob (1914-1970)
Charles Vernon Theis (1900-1987)
M. King Hubbert (1903-1989)
(3) 1901年，P. Forchheimer等研究了更复杂的渗流问 题，从而奠定了地下水稳定理论的基础。
(4) 1906年，提出了Thiem公式。 (5) 1928年，O.E. Meinzer （1976~1948）注意到地下
水运动的不稳定性和承压含水层的贮水性质。
2 非稳定流建立和发展阶段 （1935~1969）
3 实验-电网络模拟技术阶段 （1950~1980）
基坑降水设计
6.4.3-2
冶金规范第13.2.4.⑶规定：按圆形（矩形、不规则形换算为圆形）或线形基坑计算基坑涌水量Q，计算方法
见表13.2.4。表中规定圆形潜水完整井计算式为：
Q 1 . 3 k 2 H 6 s s 6 l o R r o g r o
测定时间有关； 含砂量的规定是针对管井的运行寿命制定的。 含砂量的体积比与重量比大体为2倍关系。 3.4.2含砂量是抽水的附带物，降水的目的是抽水，不是防砂。含砂量
只能控制在一定的范围，不能因噎废食；
整理ppt
23
3.5缠丝填砾过滤器
填入砾石和过滤器缠丝间隙的规格
含水层分类
卵石 砾石 砾砂 粗砂 粗砂 中砂 中砂 中砂 细砂 细砂 细砂含泥
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17
2.5降水计算中应注意的问题
1、计算基坑涌水量是无意义的！ 大井法:由C.B.特罗扬斯基提出.实际计算的是所布置的干扰井群总涌
水量。所谓“基坑涌水量”只是干扰井群总涌水量的代名词！只需计 算干扰井群中单井的涌水量即可！ 2、降水计算只是一种近似计算！ 达西公式、裘布依公式是理论计算公式。但是实际工作中公式所规定 的基本条件都是不具备的。降水半径是经验公式。所得计算成果只能 是近似结果！ 3、完整井与非完整井单井涌水量相差约10--30%。可将非完整井采用 完整井计算，得到的涌水量再增加10--30%。
现将各规范有关潜水完整井降水计算的规定，摘录如下：
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市政规范第6.4.4条、按下列公式计算：
Q L k H 2 h 2R 6.4.4-1
式中 Q：条状基坑出水量； L′：条状基坑长度；
h ：抽水前与抽水时含水层厚度的平均值； 冶金规范第13.2.4.⑶规定：按圆形（矩形、不规则形换算为圆形）或线形基坑
地下水动力学第五版
地下水动力学第五版引言地下水动力学是研究地下水在地下中的运动和分布规律的学科。
它在地下水资源开发利用、环境保护、地下水污染防治等方面具有重要的理论和实践价值。
本文介绍地下水动力学的基本概念、原理和方法，着重阐述第五版的最新研究成果和应用实例。
希望能为地下水动力学领域的学者、工程技术人员和决策者提供参考。
地下水动力学概述地下水动力学研究的对象是地下水的流动和质量迁移。
地下水流动是指地下水在地下介质中的运动，通常受到渗透性和水头梯度的影响。
地下水质量迁移是指地下水中溶解物质、悬浮物质和微生物的传输过程，通常受到传质介质和浓度梯度的影响。
地下水动力学研究的基本原理是质量守恒和运动方程。
质量守恒原理要求地下水的流动和溶质的传输量在系统中总量保持不变。
运动方程根据地下水流动和质量传输的特征，建立了地下水流动方程和传输方程。
第五版的主要改进内容第五版地下水动力学相比前几版在以下几个方面进行了改进：模型拓展本版地下水动力学在模型拓展方面进行了一系列创新。
首先，基于生态地下水动力学的研究成果，将生态系统对地下水流动和质量传输的影响纳入地下水动力学模型中。
其次，引入多相流动和多组分传质的理论，建立了更为综合的地下水动力学模型。
此外，本版还考虑了非饱和土壤中的地下水流动和传输过程，对非饱和土壤介质的渗透性进行了修正。
数值模拟方法第五版地下水动力学在数值模拟方法方面做出了重要的改进。
传统的有限差分和有限元法仍然适用于简单地下水动力学模型的求解。
但对于复杂模型，如非饱和土壤介质中的地下水流动和传输，本版提出了更高效、精确的数值模拟方法，如格子气体法和基于粒子的方法。
实例应用本版地下水动力学以实例应用为导向，介绍了一系列地下水工程和环境保护中的实际案例。
这些案例涵盖了地下水资源开发利用、地下水污染防治和环境评价等领域。
通过实际案例的分析和讨论，读者可以更好地理解地下水动力学的理论和方法，并在实践中应用。
总结地下水动力学第五版是对地下水动力学理论和方法一次重要的更新和完善。
地下水动力学a -回复 -回复
地下水动力学a -回复-回复地下水动力学是地球水循环过程中的重要组成部分，研究地下水动力学有助于我们更好地理解地下水的形成、运动和分布规律。
本文将一步一步回答关于地下水动力学的问题，从基本概念和原理开始，逐渐深入探讨。
首先，我们需要了解地下水和地下水动力学的基本概念。
地下水是地壳中填充的一种重要水资源，由雨水、融雪等地表水向地下渗透而成。
地下水动力学是研究地下水在地下介质中的流动规律和动力学机制的科学，包括地下水的形成、补给、流动和排泄等过程。
接下来，我们来详细讨论地下水动力学的原理。
地下水动力学主要是运用流体力学原理和地质学原理来研究地下水的运动。
首先是流体力学原理，地下水动力学遵循达西定律，即水分子在不同的压力和渗透性介质下呈现从高压力向低压力方向流动的趋势。
其次是地质学原理，地下水动力学的研究需要考虑地层的渗透性、多孔隙度、饱和度以及地下水与地下介质之间的相互作用等因素。
然后，我们可以探讨地下水动力学的实际应用。
地下水动力学的研究对于地下水资源的管理和保护具有重要意义。
通过分析地下水动力学的运动机制，可以评估地下水资源的可持续性、地下水的补给源以及流域地下水交换的情况。
此外，地下水动力学在地下水开采、地下水调蓄和地下水污染治理等方面也有着重要的应用。
例如，通过地下水动力学模拟可以预测地下水开采对于地下水补给的影响，从而合理规划地下水资源的利用。
最后，我们来探讨一些地下水动力学的研究方法。
地下水动力学研究常用的方法包括场地调查、试验与监测、地下水动力学模型建立以及数值模拟等。
场地调查是收集地质地貌、水文地质及气象等方面信息的第一步，试验与监测则用于获取现场地下水系统的基本参数和数据。
地下水动力学模型建立是基于场地调查和试验数据，利用数学和计算机技术构建地下水动力学数学模型，进而通过数值模拟方法来研究地下水的运动规律和动态变化过程。
综上所述，地下水动力学是研究地下水运动规律的重要科学，通过运用流体力学和地质学的原理，可以深入了解地下水的形成、运动和分布规律。
流体的地下水动力学
流体的地下水动力学流体的地下水动力学是研究地下水流动行为以及地下水运动规律的学科，涉及专业知识较多，包括水文地质学、地下水动力学等。
本文将介绍地下水动力学的基本概念、流体在地下的运动规律以及地下水资源管理等相关内容。
一、地下水动力学的基本概念地下水动力学是描述地下水流动行为的学科，它研究地下水的运动规律、影响因素以及地下水流体力学和传质过程等问题。
地下水动力学的研究对于水资源的合理开发和利用具有重要意义。
地下水动力学的基本概念包括：1. 地下水的来源和补给：地下水主要来源于降水的入渗和地表水的补给，其中入渗是地下水的重要补给方式。
2. 渗透率和孔隙度：地下岩层对水的渗透能力称为渗透率，而孔隙度则是描述岩层中可存储水的空隙比例。
3. 地下水流速和流量：地下水流速是单位时间内地下水通过单位面积的速度，流量是单位时间内通过某一断面的地下水体积。
4. 地下水压力和水头：地下水压力是地下水对岩层施加的压力，水头则是用来描述地下水压力差的概念。
5. 地下水流场和流线：地下水在地下岩层中的流动形态称为地下水流场，而地下水流场中各点连成的线路称为流线。
二、流体在地下的运动规律地下水动力学研究了流体在地下的运动规律，主要涉及泊松方程和达西定律等基本原理。
1. 泊松方程：泊松方程是描述地下水压力分布的方程，它描述了地下水压力与地下水位（或水头）之间的关系。
泊松方程可以帮助我们了解地下水的压力分布情况，并对地下水流动进行数值模拟和分析。
2. 达西定律：达西定律是描述地下水流速与水头梯度之间关系的定律，也称为达西-普朗克方程。
根据达西定律，地下水流速正比于水头梯度，并且与渗透率和孔隙度等因素有关。
3. 流体力学和传质过程：地下水流体力学是研究地下水流动行为的分支学科，它涉及地下水流速、流量、流体力与单位面积上岩石壁面作用力之间的关系。
此外，地下水中还存在着溶质的传质过程，即溶质在地下流体中的传输现象，它涉及浓度分布、扩散速率等问题。
地下水动力学 薛禹群
地下水动力学引言地下水动力学是研究地下水运动和传递规律的学科，主要涉及地下水流动、溶质运移和热传导等过程。
地下水是地球上重要的水资源之一，对于地下水资源合理开发和地下水污染控制具有重要意义。
本文将介绍地下水动力学的基本概念、运动方程和模拟方法，并探讨其在地下水资源管理和环境保护方面的应用。
基本概念地下水地下水是指地球表面下方的自然水体，在岩层或土层的空隙中储存和流动。
它是降水通过入渗作用进入地下后形成的一种储存状态。
地下水是地球上淡水总量的重要组成部分，广泛应用于农业灌溉、城市供水和工业生产等领域。
地下水动力学地下水动力学是研究地下水运动和传递规律的学科。
它主要研究地下水的流动过程和受力机制，以及地下水与地下水体之间的相互作用。
地下水动力学的研究对象包括地下水流动速度、水位变化、水力梯度等，以及溶质运移、热传导等相关问题。
运动方程地下水动力学的运动方程主要包括连续方程和达西定律。
连续方程连续方程描述了地下水流动过程中质量守恒的原理。
它表达了单位体积地下水的储量随时间的变化率等于单位体积地下水流入量与流出量之差。
连续方程可以用数学公式表示如下：$$ \\frac{\\partial (\\theta \\cdot S)}{\\partial t} + \ abla \\cdot (q \\cdot \\theta) = 0 $$其中，$\\theta$ 是地下水的有效含水量，S是孔隙介质的有效孔隙度，S是时间，S是地下水流速。
连续方程是解决地下水流动问题的基本方程。
达西定律达西定律描述了地下水流动过程中的流量和水头之间的关系。
它表达了单位面积断面积内地下水流量和水力梯度之间的比例关系。
达西定律可以用数学公式表示如下：$$ q = -K \\cdot \ abla h $$其中，S是单位面积断面积内的地下水流量，S是渗透系数，S是水头。
达西定律是描述地下水流动速度的重要定律。
模拟方法地下水动力学的模拟方法主要包括数值模拟、解析解和物理模型方法。
地下水动力学第一章(xiu)
J = Av + Bv 2
2. 1912年克拉斯诺波里斯基提出紊流公式：
v = KJ
1 2
四、达西定律的微分形式
微分形式： 微分形式：
五、渗透系数（hydraulic conductivity） 渗透系数（ ）
是重要的水文地质参数， 是重要的水文地质参数，它表征在一般正常条 件下对某种流体而言岩层的渗透能力 (permeability) v=KJ； ； 当J=1时，K=v 时
渗透率k 渗透率 (intrinsic permeability)
表征反映介质几何特性
γ K =k µ
γ: 比重；µ：动力粘滞性系数； 比重； 动力粘滞性系数； 渗透率k 反映介质几何特性，量纲[L ； 渗透率 ：反映介质几何特性，量纲 2]；
常用单位：cm2； 石油地质中用达西: 1 达西=9.8697*10-9cm2.
1 v( P) = V0
∫
V0 v
u ' dVv
渗透流速与实际流速关系
vA = uAv = Q Av v=u = une A v = neu
渗透流速与实际流速关系
三、水头与水力坡度
u2 总水头H = z + + γ 2g p p u2 Q 《z + = H p 测压水头; 2g γ ∴H p ≈ H
典型体元的定义
称为典型体元。 把V0称为典型体元。 引进REV后就可以把多孔介质处理为连续 引进REV后就可以把多孔介质处理为连续 REV 这样多孔介质就处处有孔隙度 处处有孔隙度了 体，这样多孔介质就处处有孔隙度了。 REV究竟有多大？ REV究竟有多大？ 究竟有多大 REV相对于单个孔隙是相当大的， REV相对于单个孔隙是相当大的，但相对 相对于单个孔隙是相当大的 于渗流场又是非常小的。 于渗流场又是非常小的。
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地下水动力学中的基本概念
毛细水【capillary water】指的是地下水受土粒间孔隙的毛细作用上升的水分。
毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。
其形成过程通常用物理学中毛细管现象解释。
分布在土粒内部相互贯通的孔隙，可以看成是许多形状不一，直径各异，彼此连通的毛细管。
编辑本段毛细水的种类支持毛细水
由于毛细力的作用，水从地下水面沿着小孔隙上升到一定高度，地下水面以上形成毛细水带，此带的毛细水下部有地下水面支持，故称支持毛细水。
毛细水带随地下水面的变化和蒸发作用而变化，但其厚度基本不变。
观察表明，毛细带水出来除了作上述垂直运动外看，由于其性质似重力水，故也随重力水向低处流动，只是运动速度较为缓慢而已。
悬挂毛细水
地下水有细颗粒层次快速降到粗颗粒层次中时，由于上下弯液面毛细力的作用，在细土层中汇保留与地下水面不相连接的毛细水，这种毛细水称为悬挂毛细水。
孔角毛细水
在包气带中颗粒接触点上或许多孔角的狭窄处，水是个别的点滴状态，在重力作用下也不移动，因为它与孔壁形成弯液面，结合紧密，将水滞留在孔角上。